이 필드 조건에서 종자 발아, 휴면 및 사망률을 평가하기위한 신뢰할 수있는 방법
Summary
여기에서 우리는 장사 표시 씨 스트립 및 테트라 졸륨 클로라이드 (TZ) 생존 능력 테스트를 사용하여 필드 조건에서 종자 생존, 발아 및 휴면을 평가하기위한 프로토콜을 제시한다.
Abstract
We describe techniques for approximating seed bank dynamics over time using Helianthus annuus as an example study species. Strips of permeable polyester fabric and glue can be folded and glued to construct a strip of compartments that house seeds and identifying information, while allowing contact with soil leachate, water, microorganisms, and ambient temperature. Strips may be constructed with a wide range of compartment numbers and sizes and allow the researcher to house a variety of genotypes within a single species, different species, or seeds that have experienced different treatments. As opposed to individual seed packets, strips are more easily retrieved as a unit. While replicate packets can be included within a strip, different strips can act as blocks or can be retrieved at different times for observation of seed behavior over time. We used a high temperature glue gun to delineate compartments and sealed the strips once the seed and tags identifying block and removal times were inserted. The seed strips were then buried in the field at the desired depth, with the location marked for later removal. Burrowing animal predators were effectively excluded by use of a covering of metal mesh hardware cloth on the soil surface. After the selected time interval for burial, strips were dug up and seeds were assessed for germination, dormancy and mortality. While clearly dead seeds can often be distinguished from ungerminated living ones by eye, dormant seeds were conclusively identified using a standard Tetrazolium chloride colorimetric test for seed viability.
Introduction
이 방법의 전체 목표는 안정적으로 현장 조건 하에서 시간이 지남에 따라 시드 생존율을 평가하는 것이다.
토양 종자 은행은 일시적으로 또는 몇 년 1,2 지속 수도 있고 토양 표면에, 표면 쓰레기 내에서, 또는 토양 프로필 내에서 분산 분산, 가능한 아직 발아 씨앗의 예약입니다. 여기에 제시된 것과 유사한 씨의 매장 방법은 수십 종을 사용하여 17 년간의 연구에 적용되었을 때, 가능한 씨앗 3 시험 종의 다양한에서 발견되었다. 종자 휴면 생존을 모종의 조건의 적절한 조합 4 발생할 때까지 발아 종자하는 블록이다. 휴면 출시에 대한 외부 트리거가 발아 수 있습니다 때까지 대기 남은 씨앗이 낮은 겨울 온도, 양분 제한, 또는 계절 가뭄 등의 가혹한 조건을 살아남을 허용 할 수 있습니다. 휴면 출시에 대한 트리거는 f를 왼쪽으로 확장 감기, 화합물에 노출 다를 수 있습니다분노, 또는 동물 위산 5 마모 또는 연락처를 통해 종피의 물리적 공격. 발아 큐는 장군 또는 특정 종 수 종종 과거의 자연 선택의 결과 바와 같이, 부적응 종자 발아는 부적절한 시간에 발생하고, 씨앗이나 모종 사망 또는 불량 묘목의 성장을 초래할 수있는 것입니다. 휴면이 휴면 해제 (예를 들어, 물리적 휴면 생리적 휴면)의 메커니즘에 기초한 유형들로 분류되었지만, 6 종 휴면는 적어도 하나의 식물 생물학 주제 이해 남아있다. 따라서, 개별 씨앗 또는 관련 생태 학적 조건에서 씨앗의 그룹의 상태 평가를 허용 현장 연구는 단순히 실험실에서 표준 발아 검사에 의존하는 것보다 더 높은 설명력을 가지고있다.
알려진 종자의 특성을 악용 수면의 메커니즘에 대한 통찰력을 제공 할 수 있습니다. 종자 휴면의 제어는 공동생리 학적 및 형태 학적 요인의 유전 적 제어를 포함 mplex. 휴면 메커니즘의 폭의 완벽한 이해는 아직 밝혀지지 하였지만, 일반적인 모델은 두 식물 호르몬 Gibberellic 산 (GA) 및 아브시 스산 (ABA) (7) 사이의 피드백 관계를 수반 나왔다. ABA는 휴면 상태를 유지하는 역할을하면서 수면에 대한 생리 학적 성분과 씨앗이 일반화 된 모델에서, GA는 휴면 릴리스에 대한 신호 역할을한다. 모성 유전 적 효과뿐만 아니라 모체 생성 조직과 발달 신호 (8)를 통해 휴면 및 크기와 같은 다른 종자 특성을, 영향을 미칠 수 모체 성장 환경을 제공합니다. 모계 생리 학적 단서와 함께 시간, 수면 상태를 유지할 수있다 외부 구조 (또는 종자 코팅)을 생성합니다. 모계 유래 된 종자 코팅은 어머니 식물의 유전자에 의해 제어되기 때문에, 그들은 씨의 실제 핵 유전 메이크업을 반영하지 않을 수 있습니다. 우리는 우리가에드 작물 야생 하이브리드의 배열에서 Helianthus의 annuus의 수과는 9,10. 따라서, 다양한 종, 크로스 타입, 또는 유전자형을 포함하는 연구 설계가에 대한 정보를 수집합니다 수 종자 특성에 이러한 산모 대 배아 유전 적 영향을 애타게 교차 생태와 종자 휴면, 발아과 생존의 유전학.
종자 발아 및 생존 표현형 인구 역학에 영향을 미칠 수있는 방법의 중요한 예는 작물 야생 하이브리드 영역에서 볼 수 있습니다. 재배 식물의 순화 동안 선택은 대부분의 휴면을 제거하고 성장시기 이외의 생존을 위해 시드의 능력을 감소시킨다. 그러나 작물 야생 하이브리드 영역에서의 재배와 야생 유형 간의 유전자 이동, 또는 하이브리드, 종자 은행 역학에 대한 잠재적 영향과, 야생 인구에 작물 대립 유전자 (또는 유전자 변형)을 재 도입 할 수 있습니다. 재배와 야생 친척 사이의 잡종은 잠재적으로 소유 할 수있다 작물 야생 하이브리드 영역에서 발견재배 (예를 들어, 겨울) (11)의 외부 조건을 살아남을 것으로 예상 몇 표현형과 중간 휴면 표현형의 다양한.
이 논문의 목적은 우리가 현장 조건 하에서 자연 변화를 조사하기 위해 상이한 시간 기간에서 발아 휴면 및 시드 유형의 범위의 생존을 평가할 수 시드 매장 스트립 방법을 사용하는 방법을 보여주고있다. 우리는 종자 특성에 산모와 태아 유전 적 영향에 관심이 있기 때문에 우리의 예에서 우리는 15 작물 야생 하이브리드 크로스 유형에서 해바라기 씨앗을 고용했다.
Protocol
Representative Results
Discussion
여기에서 우리는 현장에서 미리 선택된 기간에 종자 발아, 휴면 및 다양한 종자 주식의 사망률을 관찰 시드 매장 스트립을 사용하는 방법을 제시한다. 각각의 패킷은 개별 패킷의 생성을 통해 스트립 실 구조 (1)의 속도에 놓여보다는 스트립을 사용하는 장점; 및 (2)를 용이하게하고, 패킷을 생략 또는 실수를 제거하는 위험이없이 하나의 동작으로 복수의 구획을 제거하는 속도. 토양이 어려운 현?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by Biotech Risk Assessment Grant Program competitive grand no. 2006-39454-17438 to A. Snow, K. Mercer, and H. Alexander from the United States Department of Agriculture, National Institute of Food and Agriculture. Experiments using this method were conducted at and supported by the University of Kansas Field Station, a research unit of the Kansas Biological Survey and the University of Kansas. The authors would like to thank P. Jourdan and E. Regnier for helpful reviews on earlier versions of this manuscript. Additionally, this work was aided by the contributions of the staff at the University of Kansas Field Station, Waterman Farm at the Ohio State University (OSU), the USDA Ornamental Plant Germplasm Center at OSU, and the Seed Biology Lab in the Department of Horticulture and Crop Science at OSU, especially E. Renze, S. Stieve, A. Evans, and E. Grassbaugh, for technical support.
Materials
| Small coin envelopes | Any | ||
| Large coin envelopes | Any | ||
| fine meshed polyester mosquito netting | Any | ||
| high-temperature glue gun | Any | ||
| high-temperature glue stick refills | Any | ||
| Industrial permenant markers | Any | ||
| plastic garden labels | Any | ||
| scissors | Any | ||
| Shovel | Any | ||
| Metal mesh hardward cloth | Any | ||
| Surveyor's flags, multiple colors | Any | ||
| Wet newspaper | Any | ||
| cooler | Any | ||
| blotter paper | Any | ||
| petri dishes | Any | ||
| Temp. controlled growth chamber | Any | ||
| razor blades | Any | ||
| petri dishes | Any | ||
| Tetrazolium chloride | Any | ||
| water | Any | ||
| heat incubator | Any |
References
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